Denne måned blev der fremlagt nye beviser for eksistensen af et himmellegeme, der blev forudsagt i 2016 af Konstantin Batygin og Michael Brown. "Attic" fortæller kort om de seneste nyheder om astronomernes race for retten til at indskrive deres navn i den århundreder gamle historie om inventaret til vores planetariske system.
"Der er otte planeter i solsystemet" - denne erklæring er muligvis ikke længere sand i løbet af få år. Astronomer får flere og flere omstændigheder bevis for eksistensen af en niende planet langt uden for Neptuns bane.
Hypotesen om eksistensen af en anden planet i solsystemet er gentagne gange blevet foreslået siden opdagelsen af Uranus i 1781. I 1846 blev Neptune opdaget, og i 1930 blev tilstedeværelsen af Pluto (i status som en planet indtil 2006, nu en dværgplanet) bekræftet, og begge gange videnskabsfolk identificerede en himmellegeme ved dens indvirkning på kredsløb fra allerede kendte planeter. Hele efterfølgende tid blev der søgt efter forskellige slags anomalier i bevægelse af planeter og asteroider ganske aktivt, men i slutningen af det 20. århundrede aftog interessen for "X-planeten".
I 1990'erne blev modellen til solsystemet suppleret med Kuiper-bæltet, koblet med en spredt disk ud over Neptuns bane. Terrestriske planeter, asteroidebæltet, gasgiganter, Kuiper-bæltet og muligvis den endnu mere omfattende og spændende Oort-sky - i denne model, som mange begyndte at tro, var der ingen plads til andre planeter.
Tæt og usynlig
I 2016 fremlagde de amerikanske astronomer Konstantin Batygin og Michael Brown en hypotese om, at der er en anden, niende planet bag Kuiper-bæltet. Deres hypotese var baseret på analysen af flere særligt fjerne baner med genstande i Kuiper-bæltet, som f.eks. Sedna, der af en eller anden grund bevæger sig over himlen i det samme plan og i en retning. Efter mange måneders modellering og kontrol af dataene med de faktiske, kom astronomer til en fantastisk konklusion, selv for sig selv: meget langt ud over Neptun er der et andet himmellegeme med en masse på omkring ti jordarter og ikke nærmer sig Solen nærmere end 280 astronomiske enheder. Og det er dette, der strækker og udretter banerne i disse "mærkelige" Kuiper-bæltekropper.
Diagram, der viser bane af Planet Nine (orange) og kredsløb for nogle af de kendte trans-Neptuniske objekter (lyserød). Illustration: MagentaGreen / Wikimedia.
Salgsfremmende video:
I deres artikel bemærkede Batygin og Brown, at det ikke ville være den letteste opgave at finde den niende planet. På grund af den store afstand til dette hypotetiske objekt skal det være så svagt, at det kun kan ses gennem et teleskop med en spejldiameter på flere meter - dette svarer til niveauet for et anstændigt observatorium, som som regel er fyldt med andre opgaver. Søgningen efter en gigantisk planet i udkanten af solsystemet viser sig at være teknisk vanskeligere end at opdage eksoplaneter mange titalls lysår fra Jorden, men udover direkte observationer har forskere også indirekte metoder.
En af dem er søgningen efter nye trans-Neptuniske genstande og sammenligningen af deres baner med forudsigelserne af Batygin-Brown-modellen. Astronomer hævder, at gravitationsindflydelsen fra den niende planet ikke kun sender nogle Kuiper-bæltekropper på en lang rejse rundt om Solen, men også fører til usædvanligt store tilbøjeligheder til bane til en række andre objekter. Nogle gange, så de begynder at rotere vinkelret på ekliptikken i resten af planeterne i vores system.
F.eks. Passer 2015 BP519-objektet, også kaldet "Cashew", beskrevet i en for nylig offentliggjort artikel af en international gruppe astronomer, lige ind i Batygin-Brown-modellen. Den har en meget høj orbitalhældning, som dog endnu ikke giver os mulighed for at med sikkerhed sige, at den niende planet virkelig eksisterer. Forfatterne af denne opdagelse skriver omhyggeligt om "at tilføje indirekte bevis til fordel for en ny planet", og Batygin og Brown kort før det præsenterede en række forbedringer til den tidligere nævnte hypotese: ny modellering af forskellige scenarier for udviklingen af Kuiper-bæltet viste, at indflydelsen fra den niende planet fører til fremkomsten af mange trans-neptuniske objekter med meget langstrakte kredsløb - og dette er i god overensstemmelse med observationer.
Et andet diagram over banerne på den niende planet (grøn cirkel mærket P9) og mange af de ekstremt langstrakte baner af trans-Neptuniske genstande. Den langstrakte blå cirkel - Cashew bane. Hver firkant i baggrunden - 100 astronomiske enheder. Billede: Tomruen / wikimedia commons.
Ifølge Konstantin Batygin er "det nyligt opdagede objekt, 2015 BP519, præcis, hvor den teoretiske model for den niende planet forudsiger det." I en kommentar til Attic bemærkede han, at "dette er en fantastisk bekræftelse af det billede, som vi forventede at se på grundlag af numerisk modellering," men det er stadig for tidligt at tale om den endelige opdagelse af en ny planet. Listen over bevis for dens eksistens vokser bogstaveligt for vores øjne, men kun et par fotografier med et bevægeligt objekt markeret på dem vil stoppe dette spørgsmål. Batygin og Brown har allerede opnået observationstid på det store jordbaserede teleskop Subaru, som ifølge Batygin er et af de bedste instrumenter til at finde den niende planet. Derudover gøres der forsøg på at bruge billeder fra WISE-rumteleskopet,og siden 2017 har Backyard Worlds: Planet 9-projektet arbejdet, hvor alle kan prøve at finde denne himmellegeme på billederne, så det kan ikke være længe at vente.
Og hvad så?
Det relative fravær af konstante kollisioner af Jorden med asteroider i de sidste milliarder af år kan tilskrives gasgiganterne. De, der går ind i deres nuværende kredsløb, "rensede" vores sektor af planetsystemet fra forskellige små (ifølge astronomiske kriterier) affald. Men hvis Jupiter eller endda Neptun virkelig påvirkede Jorden i det mindste ved at slippe af med regelmæssige planetariske katastrofer, hvad så med et legeme ti gange mere fjernt?
Den russiske astronom Vladimir Surdin bemærkede i sin kommentar til Attic, at opdagelsen af hver nye planet påvirker vores forståelse af solsystemets skæbne, som forbliver vag til i dag. "Faktisk er forskning lige begyndt," sagde videnskabsmanden og tilføjede, at "på solsystemets periferi, i mørket, ved Gud hvad." De organer, der fylder hundreder af astronomers kataloger, findes i en relativt lille afstand fra Solen, men endda en kæmpe planet bag Kuiper-bæltet har enhver chance for at gemme sig for observatører i meget lang tid og kun give sig væk fra indirekte tyngdepåvirkninger.
Ordning: Anatoly Lapushko / Chrdk.
Udad skal den niende planet, hvis den findes, ligner de to gasgiganter, der er længst væk fra solen.”En planet med en superjordisk masse vil svare til Uranus og Neptun, men endnu koldere,” siger Surdin. Disse to himmellegemer kaldes undertiden "isgiganter" på grund af den formodede tilstedeværelse af en stenet iskerne uden det lag metallisk brint, der forventes fra Jupiter og Saturn. Imidlertid har kun et rumfartøj, Voyager-2, besøgt Uranus og Neptune i hele menneskehedens historie, så forskere har mindre observationsdata end de gerne ville have.
Den niende planet, selv ved perihelion, vil være praktisk taget utilgængelig for forskningssonder med raketmotorer. Voyagers flyttede væk fra solen ved 117 og 140 AU. - på trods af at de blev lanceret i 1977. Flyver selv til et punkt på 200 AU. det vil tage mindst et halvt århundrede fra vores stjerne, og at reducere denne periode til nogle rimelige grænser vil naturligvis kræve grundlæggende nye teknologier som et solsejl. Selv ved at kombinere en atomreaktor med ionmotorer i en konfiguration, der omtrent minder om Russlands nukleare anlæg i megawatt-klassen, vil det ikke være muligt at nå målet på mindre end et årti. Og når planeten er i aphelion, øges denne tid markant.
Uranus og Neptune, NASA-billeder. Som du kan se, er isgiganterne meget forskellige i udseende: for eksempel gør en lille blanding af metan (ca. 1%) Neptun meget mere blå.
Direkte detektion af den niende planet vil bekræfte korrektheden af Batygin og Brown, vil gøre det muligt at afklare solsystemets historie, men dette himmellegeme, selv med introduktionen af en ny generation af teleskoper, vil næppe forblive mere end en prik på fotografierne. Den niende planet "i baghaven" i solsystemet er paradoksalt nok vanskeligere at studere end nogen varme Jupitere i nærheden af andre stjerner, men den vil give en bedre forståelse af opførselen til de objekter, der længe har været kendt.
Fra papir til computere
Neptun var den første planet, der blev opdaget "på spidsen af en fjer" - baseret på beregninger og analyse af bevægelsen af Uranus, der bevægede sig med en variabel hastighed på grund af ekstern tiltrækning. Jo større afstanden mellem himmellegemer er, og jo større er antallet af disse kropper, desto vanskeligere er det at beregne deres bane. Fysikere og matematikere ved, at problemet med at dreje to kropper rundt om et fælles massecenter er relativt let at løse og har et svar i form af en ligning med en nøjagtig beskrivelse af bane, men en kombination af tre legemer er meget vanskeligere at beregne. Især har et system med tre eller flere organer ikke en analytisk løsning, det vil sige det er umuligt at få en formel, der beskriver deres bevægelse over en vilkårlig lang tid.
Udviklingen af solsystemet i henhold til Nice-modellen. Blå viser Uranus 'bane, blå - Saturn, mens orange og grøn svarer til Saturn med Jupiter. I henhold til denne model skiftede Uranus og Neptune steder, og undervejs "ryddet" de gigantiske planeter planetesystemet med små genstande. Modellen har et antal ændringer - for eksempel at antyde tilstedeværelsen af en anden gasgigant, der blev helt kastet i interstellar rummet. Figur: AstroMark / Wikimedia.
Modellering af solsystemet udføres kun ved omtrentlige metoder. Med en tilstrækkelig stor udgift af beregningsressourcer er det muligt at beregne bevægelsen af systemelementerne med en vilkårligt nødvendig nøjagtighed, men undertiden ubetydelige afvigelser fra de oprindelige forhold fører til en helt anden opførsel af modellen efter nogen tid. Denne effekt er kendt for offentligheden som "sommerfugleffekt". Bevægelsen af planeter og asteroider såvel som luftmassernes opførsel er underlagt denne virkning, så genopbygningen af solsystemets historie er på ingen måde ringere end kompleksitet i forhold til en vejrprognose i lang tid. Og forsøg på at beregne en hypotetisk planet kan sammenlignes med opgaven med at forudsige alle konsekvenserne af en orkan - her skal du stå over for både en mangel på nøjagtig information og en mangel på computerkraft.
Før fremkomsten af moderne computere var beregning af bevægelse fra mange tusinder af organer på samme tid et næsten uopløseligt problem. Udseendet af Nice-modellen, der beskriver gasgiganters opførsel efter deres dannelse fra en disk med gas og støv, blev gjort muligt af computere. Argumenterne for en niende planet er også baseret på beregninger, der ikke kan udføres med papir og pen. Opdagelsen af den niende planet, hvis den finder sted, vil ikke kun være en gentagelse af Neptuns eller Plutos historie, men en ny historie, der ville have været umulig for hundrede år siden.
Alexey Timosjenko
